JPH05339401A - Method for forming polybenzimidazole coating film - Google Patents

Method for forming polybenzimidazole coating film

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JPH05339401A
JPH05339401A JP4149631A JP14963192A JPH05339401A JP H05339401 A JPH05339401 A JP H05339401A JP 4149631 A JP4149631 A JP 4149631A JP 14963192 A JP14963192 A JP 14963192A JP H05339401 A JPH05339401 A JP H05339401A
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coating
coating film
film
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徹 中村
Jiyonson Robaato
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Abstract

PURPOSE:To form a polybenzimidazole coating film having excellent film strength and adhesivity to a substrate. CONSTITUTION:The objective method for forming a polybenzimidazole coating comprises step of (1) forming a coating film of a PBI solution on a substrate and (2) drying the above coating film by gradually raising the temperature of the coating film from 50-70 deg.C to 150-220 deg.C. This method may further comprise a step of heating the dried film at 300-500 deg.C to crosslink the PBI. A coating film having high strength, heat-resistance, heat-insulation, chemical resistance and abrasion resistance and low frictional coefficient can easily be formed on a substrate by this method to obtain a new material having improved surface properties.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポリベンズイミダゾー
ル(以下、「PBI」ともいう)の被膜を形成する方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a film of polybenzimidazole (hereinafter also referred to as "PBI").

【0002】[0002]

【従来の技術】PBIは安定な複素環式ポリマーであ
り、その製造方法は多数の米国特許、例えば米国再発行
特許第26,065号、米国特許第3,313,783
号、第3,509,108号、第3,518,234
号、第3,555,389号、第3,433,772
号、第3,408,336号、第3,578,644
号、第3,549,603号、第3,708,439
号、第4,154,919号、第4,312,976
号、第4,377,546号及び第4,549,388
号に記載されている。また、PBIの製造方法はJ.
P.Critchley、G.J.Knightおよび
W.W.Wright著「耐熱性ポリマー−技術的に有
用な材料(Heat−Resistant Polym
ers−Technologically Usefu
l Materials)」Plenum Pres
s、New York(1983)、第259〜322
頁にも解説されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION PBI is a stable heterocyclic polymer and its method of preparation is described in a number of US patents including US Reissue Pat. No. 26,065 and US Pat. No. 3,313,783.
No. 3,509,108, 3,518,234
No. 3,555,389, 3,433,772
No. 3,408,336, 3,578,644
No. 3,3,549,603, 3,708,439
No. 4,154,919, 4,312,976
No. 4,377,546 and 4,549,388
No. Further, the manufacturing method of PBI is described in J.
P. Critchley, G .; J. Knight and W.W. W. Wright, “Heat-Resistant Polymers—Technically Useful Materials (Heat-Resistant Polym
ers-Technologically Usefu
l Materials) ”Plenum Pres
s, New York (1983), Nos. 259-322.
It is also explained on the page.

【0003】PBIは、熱変形温度が435℃であり、
ポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」ともい
う)やシリコーンゴムよりも耐熱性が著しく高いもので
ある。またPBIの摩耗係数は100時間、PV=50
000において29であり耐摩耗性に優れている。従っ
て、PBIを種々の物質の表面に施すことによって、高
耐熱性、高耐薬品性、高摩耗性等に優れた材料を提供す
ることが可能となる。
PBI has a heat distortion temperature of 435 ° C.,
It has significantly higher heat resistance than polytetrafluoroethylene (hereinafter also referred to as "PTFE") and silicone rubber. The wear coefficient of PBI is 100 hours, PV = 50
It is 29 at 000 and is excellent in wear resistance. Therefore, by applying PBI to the surface of various substances, it becomes possible to provide a material excellent in high heat resistance, high chemical resistance, high abrasion resistance, and the like.

【0004】しかし、PBIは、その融点が分解温度5
80℃に極めて近いので、容易に安定した熱溶融状態が
得られない。そのため、PBIを公知のホットメルト法
で塗工することは困難である。また、PBIは優れた耐
薬品性を有するので、溶剤希釈法で塗工することも困難
であった。
However, the melting point of PBI is 5
Since it is extremely close to 80 ° C., a stable hot melt state cannot be easily obtained. Therefore, it is difficult to apply PBI by a known hot melt method. Further, since PBI has excellent chemical resistance, it was difficult to apply it by the solvent dilution method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は膜強度及び基材との接着性に優れたPBI被膜を
形成する方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for forming a PBI coating film having excellent film strength and adhesiveness with a substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明のPBI被膜を形成する方法は、以下の(1)及び
(2)の工程; (1)基体上に、PBI溶液の塗膜を形成する工程;及
び(2)前記塗膜の温度を50〜70℃から150〜2
20℃にまで徐々に上昇させることにより前記塗膜を乾
燥させる工程;を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the method of forming a PBI film of the present invention comprises the following steps (1) and (2); (1) a coating film of a PBI solution on a substrate. And (2) the temperature of the coating film from 50 to 70 ° C. to 150 to 2
A step of drying the coating film by gradually raising the temperature to 20 ° C .;

【0007】本発明において用いられるPBIは、好ま
しくは以下の構造式で示されるポリ−2,2’−(m−
フェニレン)−5,5’−ビベンゾイミダゾールであ
る; また、本発明において用いられるPBIの分子量につい
ては特に制限はないが、数平均分子量が2000〜10
0000のPBIを用いると特によい結果が得られる。
The PBI used in the present invention is preferably poly-2,2 '-(m-
Phenylene) -5,5'-bibenzimidazole; The molecular weight of PBI used in the present invention is not particularly limited, but the number average molecular weight is 2000 to 10
Particularly good results are obtained with a PBI of 0000.

【0008】本発明において、PBI塗膜を塗布するた
めに用いられるPBI溶液の溶剤には、PBIの乾式紡
糸液の生成において一般に用いられる溶剤を使用するこ
とができる。好ましくは、該溶剤は、N,N−ジメチル
アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド及びN−メチル−2−ピロリドンからな
る群から選択された少なくとも一種の溶剤である。本発
明において最も好ましい溶剤は、N,N−ジメチルアセ
トアミドである。
In the present invention, the solvent of the PBI solution used for applying the PBI coating film may be a solvent generally used in producing a dry spinning solution of PBI. Preferably, the solvent is at least one solvent selected from the group consisting of N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide and N-methyl-2-pyrrolidone. The most preferred solvent in the present invention is N, N-dimethylacetamide.

【0009】また、本発明においては、該溶剤に、更に
テルペン及び/又はケトン類を混合溶剤として添加して
もよい。本発明において用いられる、そのようなテルペ
ン類には、例えば、ケロシンがある。一方、本発明にお
いて用いられる、そのようなケトン類には、メチルエチ
ルケトンがある。このように、異なる沸点及び粘度を有
する二種以上の溶剤を混合することによって、溶剤の溶
解性を損なうことなく、PBI塗膜の乾燥効率や被膜厚
のコントロールが改善される。つまり、例えば、N,N
−ジメチルアセトアミドは、沸点167℃と、高温溶剤
に分類される溶剤なので、低沸点溶媒と混合することに
よって、乾燥効率が改善され、且つ、残留溶媒及び加熱
蒸発による気泡の発生を軽減することができる。
In the present invention, terpenes and / or ketones may be added to the solvent as a mixed solvent. Such terpenes used in the present invention include, for example, kerosene. On the other hand, such ketones used in the present invention include methyl ethyl ketone. In this way, by mixing two or more kinds of solvents having different boiling points and viscosities, the drying efficiency of the PBI coating film and the control of the film thickness are improved without impairing the solubility of the solvent. That is, for example, N, N
-Dimethylacetamide has a boiling point of 167 [deg.] C. and is classified as a high temperature solvent. Therefore, by mixing it with a low boiling point solvent, the drying efficiency is improved and the generation of bubbles due to residual solvent and heating evaporation can be reduced. it can.

【0010】本発明においてPBIを溶剤に溶解させる
には、例えば、オートクレーブ等を用いた高温高圧条件
下にて、及び/又は、ホモジナイズドミキサーやサンド
ミル等の強制撹拌が可能な装置を用いる。
In order to dissolve PBI in the solvent in the present invention, for example, an apparatus capable of forced agitation under high temperature and high pressure conditions using an autoclave and / or a homogenized mixer or a sand mill is used.

【0011】本発明の方法において、PBI溶液を基体
に塗布するためには、公知の如何なる塗工方法をも使用
し得る。そのような方法は、例えば、ディップコーティ
ング、静電塗装、スプレーコーティング、ロール塗装等
である。
In the method of the present invention, any known coating method can be used to apply the PBI solution to the substrate. Such methods are, for example, dip coating, electrostatic coating, spray coating, roll coating and the like.

【0012】基体の表面に塗布されたPBI溶液の塗膜
は、次いで乾燥される。本発明において用いられる溶剤
は、高沸点溶剤であるので(例えば、N,N−ジメチル
アセトアミドの揮発点は63℃であり、沸点は167℃
である)、常乾は適当でない。また、塗膜を急激に昇温
すると、残留溶剤や溶剤の加熱蒸発によって塗膜内部及
び表面に気泡が発生し易いので、強靭な被膜を得ること
ができない。そこで、本発明の発明者らは、塗膜の乾燥
条件について鋭意研究を重ねた結果、昇温速度と気泡発
生に相関関係があることを見出した。更に、この昇温速
度は、PBI被膜の膜厚に依存し、より好適な条件にお
いて、より良質なPBI被膜が得られることを見出し
た。
The coating of PBI solution applied to the surface of the substrate is then dried. The solvent used in the present invention is a high-boiling solvent (for example, N, N-dimethylacetamide has a volatilization point of 63 ° C and a boiling point of 167 ° C).
However, normal drying is not suitable. Further, when the temperature of the coating film is rapidly increased, bubbles are likely to be generated inside and on the surface of the coating film due to the residual solvent and the heat evaporation of the solvent, so that a tough coating film cannot be obtained. Then, the inventors of the present invention have conducted intensive studies on the drying conditions of the coating film, and as a result, found that there is a correlation between the temperature rising rate and the generation of bubbles. Further, it has been found that this temperature rising rate depends on the film thickness of the PBI film, and that a better quality PBI film can be obtained under more suitable conditions.

【0013】即ち、本発明においてPBI溶液の塗膜を
乾燥する場合には、塗膜の温度を50〜70℃から15
0〜220℃にまで徐々に上昇させることが必要であ
る。好ましくは、出発温度は55〜65℃であり、最終
温度は190〜210℃である。昇温速度は、塗膜の膜
厚に依存するが、一般に、15℃/分以下である。塗膜
の厚さと好ましい昇温速度の関係を表1に示す。
That is, when the coating film of the PBI solution is dried in the present invention, the temperature of the coating film is 50 to 70 ° C. to 15 ° C.
It is necessary to gradually raise the temperature to 0 to 220 ° C. Preferably, the starting temperature is 55-65 ° C and the final temperature is 190-210 ° C. The heating rate depends on the film thickness of the coating film, but is generally 15 ° C./minute or less. Table 1 shows the relationship between the thickness of the coating film and the preferable heating rate.

【0014】 表1から明らかなように、好ましい昇温速度は、厚さが
大きくなるにつれて小さくなる。膜厚が1〜5000μ
mの場合には、昇温速度は0.5〜15℃/分であるこ
とが好ましい。なお、温度上昇カーブは必ずしも直線的
に上向きである必要はなく、例えば、一時的に水平な状
態を有したり、昇温の傾きが変化したり、階段状に上昇
してもよく、また、曲線的にゆるやかに上昇してもよ
い。
[0014] As is clear from Table 1, the preferable heating rate decreases as the thickness increases. Film thickness is 1 ~ 5000μ
In the case of m, the rate of temperature rise is preferably 0.5 to 15 ° C./minute. Note that the temperature rise curve does not necessarily have to be linearly upward, and for example, may have a temporarily horizontal state, the slope of temperature rise may change, or the temperature may rise stepwise. It may rise gently along a curve.

【0015】均一且つ強靭なPBI塗膜を得るために
は、PBI塗膜を乾燥する際の溶剤の粘度を適当な値に
保持することが好ましい。また、気泡を発生させずに、
できる限り速やかに溶剤を揮発させることが好ましい。
このために、基体及び/又はPBI溶液を、50〜10
0℃、好ましくは60〜70℃に予備加熱しておくこと
が好ましい。
In order to obtain a uniform and strong PBI coating film, it is preferable to maintain the viscosity of the solvent at the time of drying the PBI coating film at an appropriate value. Also, without generating bubbles,
It is preferable to volatilize the solvent as quickly as possible.
To this end, the substrate and / or PBI solution are mixed with 50 to 10
It is preferable to preheat to 0 ° C, preferably 60 to 70 ° C.

【0016】更に好ましくは、基体及びPBI溶液を5
5〜65℃に予備加熱した後に、該PBI溶液を該基体
に塗布し、次いで、塗膜の温度を徐々に上昇させ、溶剤
の沸点を上回る温度にまで上昇させる。最終温度は、1
90〜210℃であることが好ましい。
More preferably, the substrate and the PBI solution are 5
After preheating to 5-65 ° C., the PBI solution is applied to the substrate, then the temperature of the coating is gradually raised to a temperature above the boiling point of the solvent. Final temperature is 1
It is preferably 90 to 210 ° C.

【0017】本発明において、好ましくは、上記の工程
に加えて更に、上記の乾燥の最終温度に達した後に、更
にPBI塗膜の温度を上昇させる後加熱工程を行っても
よい。この後加熱工程における熱縮合及び/又は架橋に
より、より高分子量のPBI被膜が得られる。このよう
にして得られたPBI被膜は、より強靭なものであり、
種々の分野において有用なものである。この後加熱工程
は、300〜500℃で一定時間加熱することによって
行う。特に好ましくは320〜370℃で行う。また、
後加熱工程は、PBI塗膜の乾燥工程終了後に、一旦冷
却してから行ってもよい。
In the present invention, preferably, in addition to the above steps, a post-heating step of further raising the temperature of the PBI coating film may be carried out after the final temperature of the above drying is reached. A thermal condensation and / or cross-linking in the subsequent heating step gives a higher molecular weight PBI coating. The PBI coating thus obtained is tougher,
It is useful in various fields. This post-heating step is performed by heating at 300 to 500 ° C. for a certain period of time. Particularly preferably, it is carried out at 320 to 370 ° C. Also,
The post-heating step may be performed after cooling once after the completion of the PBI coating film drying step.

【0018】上記の最終温度で乾燥した後、又は上記の
後加熱工程を行った後に、急激に冷却すると、乾燥又は
後加熱時に発生した熱歪みや、PBIと基材との熱膨張
差による収縮が発生し、PBI被膜表面に割れやひび等
が生じ易い。これを防ぐために、一定の冷却速度を設定
し、徐冷することが好ましい。このようにして冷却され
た本発明のPBI被膜は、その後に急激な昇温・冷却を
行っても、上記の割れやひび等が生じない、強靭な被膜
となる。
After being dried at the above-mentioned final temperature or after performing the above-mentioned post-heating step, if it is rapidly cooled, it is contracted due to thermal strain generated during the drying or post-heating or due to the difference in thermal expansion between PBI and the substrate. Occurs, and cracks or cracks are likely to occur on the surface of the PBI coating. In order to prevent this, it is preferable to set a constant cooling rate and gradually cool. The PBI coating film of the present invention thus cooled becomes a tough coating film that does not cause the cracks and cracks described above even if the temperature is rapidly raised / cooled thereafter.

【0019】本発明の別の態様としては、基体とPBI
被膜との間に中間層を設けることもできる。中間層を設
けることで、基体とPBI被膜の密着性が向上する場合
があるからである。中間層としては、例えば、PTFE
やシリコーンゴムを用いることができる。
In another aspect of the present invention, the substrate and PBI are
An intermediate layer can be provided between the film and the coating. This is because the provision of the intermediate layer may improve the adhesion between the substrate and the PBI coating. As the intermediate layer, for example, PTFE
Or silicone rubber can be used.

【0020】本発明においては、PBI溶液に内添フィ
ラーや結着樹脂物質などを含有せしめることができる。
PBI溶液に内添フィラーを含有させることでPBIの
自己潤滑性および電気伝導性を向上させることができ
る。そのような内添フィラーは例えばSiC、各種金属
粉、グラファイト等のカーボン及びガラスである。自己
潤滑性を向上させることで被膜表面の滑り性が改善され
る。一方、電気伝導性を向上させることで、被膜表面の
静電気の発生、蓄積が防止される。例えば、PBIにグ
ラファイトを内添することでPBIの体積固有抵抗値を
106〜8〜1014Ωcmにまで下げることができ
る。
In the present invention, the PBI solution may contain an internal filler, a binder resin substance or the like.
By including an internally added filler in the PBI solution, the self-lubricating property and electric conductivity of PBI can be improved. Such internal fillers are, for example, SiC, various metal powders, carbon such as graphite, and glass. By improving the self-lubricating property, the slipperiness of the coating surface is improved. On the other hand, by improving the electrical conductivity, generation and accumulation of static electricity on the surface of the coating film can be prevented. For example, by internally adding graphite to PBI, the volume resistivity value of PBI can be lowered to 10 6 to 8 to 10 14 Ωcm.

【0021】また、PBIは表面硬度がロックウエル硬
さKスケールで110と非常に硬いが、PBI溶液に結
着樹脂物質を含有させることによって弾性および表面硬
度を改善することができる。弾性および表面硬度を改善
することによって、塗膜表面が他の素材と接触する場合
における接触面積に自由度を持たせることが可能とな
る。そのよう結着樹脂物質は例えば、HTV(High
Temperature Vulcanized)シ
リコーンゴム、RTV(Room Temperatu
re Vulcanized)シリコーンゴム、LTV
(Low Temperature Vulcaniz
ed)シリコーンゴム,PTFEのようなフッ素含有モ
ノマーのホモポリマーまたはフッ素含有モノマーと他の
モノマーとの共重合体である。
The surface hardness of PBI is as very high as 110 on the Rockwell hardness K scale, but elasticity and surface hardness can be improved by including a binder resin substance in the PBI solution. By improving elasticity and surface hardness, it becomes possible to give a degree of freedom to the contact area when the coating film surface comes into contact with another material. Such a binder resin material is, for example, HTV (High
Temperature Vulcanized Silicone Rubber, RTV (Room Temperature)
re Vulcanized) Silicone rubber, LTV
(Low Temperature Vulcaniz
ed) A homopolymer of a fluorine-containing monomer such as silicone rubber or PTFE, or a copolymer of a fluorine-containing monomer and another monomer.

【0022】本発明において、PBI溶液が塗布される
基体には特に制限はないが、好ましくは、アルミニウム
合金、鋼及びステンレス等の金属、セラミックス、ゴム
類及びプラスチック類などが用いられる。また、基体の
形状には特に制限はないが、例えば、ロール状、ロープ
状、板状、シート状、球状等が挙げられる。
In the present invention, the substrate on which the PBI solution is applied is not particularly limited, but aluminum alloys, metals such as steel and stainless steel, ceramics, rubbers and plastics are preferably used. The shape of the substrate is not particularly limited, but examples thereof include a roll shape, a rope shape, a plate shape, a sheet shape, and a spherical shape.

【0023】本発明によるPBI被膜は、種々の分野へ
の適用が可能である。例えば、電子写真式複写機やプリ
ンター用のトナー定着装置におけるロールや紙分離爪、
或いはフライパン等に適用される。
The PBI coating according to the present invention can be applied to various fields. For example, rolls and paper separation nails in toner fixing devices for electrophotographic copying machines and printers,
Alternatively, it is applied to frying pans and the like.

【0024】以下実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0025】[0025]

【実施例1】PBIとしてポリ−2,2’−(m−フェ
ニレン)−5,5’−ビベンゾイミダゾール(Cela
zole(登録商標)、ヘキストセラニーズ社製)を用
いた。これをホモジナイズドミキサーを用い、常温、1
80rpm、8時間の条件でN,N−ジメチルアセトア
ミドに溶解せしめて濃度10重量%のPBI溶液を調製
した。基体には、直径30mmのアルミニウムロールを
用いた。PBI溶液を60℃に予備加熱した後に、室温
(23℃)のアルミニウムロール表面にPBI溶液をロ
ールコーターによって塗布した。次いで、出発温度60
℃から7℃/分の昇温速度で塗膜を乾燥させた。最終温
度は、200℃であった。この結果、アルミニウムロー
ルの表面に、膜厚20μmのPBI被膜が得られた。こ
のようにして得られたPBI被膜の熱伝達係数は、0.
41W/m℃であり、熱変形温度は435℃であった。
その他の性能を表2に示す。
Example 1 Poly-2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole (Cela as PBI)
Zole (registered trademark), manufactured by Hoechst Celanese Co., Ltd. was used. Using a homogenized mixer at room temperature, 1
It was dissolved in N, N-dimethylacetamide under the conditions of 80 rpm and 8 hours to prepare a PBI solution having a concentration of 10% by weight. An aluminum roll having a diameter of 30 mm was used as the substrate. After preheating the PBI solution to 60 ° C., the PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll at room temperature (23 ° C.) by a roll coater. Then the starting temperature 60
The coating film was dried at a temperature rising rate from 7 ° C / min to 7 ° C. The final temperature was 200 ° C. As a result, a 20 μm-thick PBI coating film was obtained on the surface of the aluminum roll. The heat transfer coefficient of the PBI coating thus obtained is 0.
It was 41 W / m ° C and the heat distortion temperature was 435 ° C.
Other performances are shown in Table 2.

【0026】表2中、耐摩耗性は、特定硬度の鉛筆で被
膜表面を引掻き、被膜に傷がついたときの鉛筆の硬度を
示す。これにより、被膜強度、硬度が判定される。動摩
擦係数は、相手材にC1018スチールを用い、圧力7
kg/cm2、速度5m/s、並びに、相手材及びPB
I被膜の表面粗度16rmsの条件で測定した。また、
熱撓み温度は、18.5kg/cm2の荷重にて、AS
TM D695に準拠して行った。
In Table 2, abrasion resistance indicates the hardness of a pencil when the surface of the coating is scratched by a pencil having a specific hardness and the coating is scratched. Thereby, the film strength and hardness are judged. The dynamic friction coefficient is C1018 steel and the pressure is 7
kg / cm 2 , speed 5 m / s, mating material and PB
The surface roughness of the I coating was measured under the condition of 16 rms. Also,
The heat deflection temperature was AS 8.5 at a load of 18.5 kg / cm 2.
It carried out based on TM D695.

【0027】[0027]

【実施例2】乾燥の最終温度である200℃に達した後
に、更に昇温をし、350℃にてPBIを架橋せしめた
他は、実施例1と同様の操作を行った。その結果、膜厚
20μmのPBI被膜が得られた。このようにして得ら
れたPBI被膜の性能を表2に示す。本実施例のPBI
被膜は、実施例1のそれに比して耐摩耗性がより高いこ
とに注目すべきである。
Example 2 The same operation as in Example 1 was performed, except that the temperature was further raised after the final drying temperature of 200 ° C. and the PBI was crosslinked at 350 ° C. As a result, a PBI film having a film thickness of 20 μm was obtained. The performance of the PBI coating thus obtained is shown in Table 2. PBI of this embodiment
It should be noted that the coating is more abrasion resistant than that of Example 1.

【0028】[0028]

【実施例3】PBI溶液に15重量%のPTFE粉末
(Hostaflon(登録商標)TF9205、ヘキ
ストAG社製)を添加した他は、実施例1と同様の操作
を行った。その結果、膜厚20μmのPBI被膜が得ら
れた。このようにして得られたPBI被膜の性能を表2
に示す。本実施例のPBI被膜は、特に摩擦係数が著し
く低いことに注目すべきである。
Example 3 The same operation as in Example 1 was performed except that 15% by weight of PTFE powder (Hostaflon (registered trademark) TF9205, manufactured by Hoechst AG) was added to the PBI solution. As a result, a PBI film having a film thickness of 20 μm was obtained. The performance of the PBI coating thus obtained is shown in Table 2.
Shown in. It should be noted that the PBI coating of this example has a particularly low coefficient of friction.

【0029】[0029]

【実施例4】PBI溶液に15重量%のPTFE粉末
(Hostaflon TF9205)を添加した他
は、実施例2と同様の操作を行った。その結果、膜厚2
0μmのPBI被膜が得られた。このようにして得られ
たPBI被膜の性能を表2に示す。本実施例のPBI被
膜は、特に摩擦係数が著しく低いことに注目すべきであ
る。また、本実施例のPBI被膜は、実施例3のPBI
被膜に比して耐摩耗性がより高いことに注目すべきであ
る。
Example 4 The same operation as in Example 2 was carried out except that 15% by weight of PTFE powder (Hostaflon TF9205) was added to the PBI solution. As a result, the film thickness 2
A 0 μm PBI coating was obtained. The performance of the PBI coating thus obtained is shown in Table 2. It should be noted that the PBI coating of this example has a particularly low coefficient of friction. In addition, the PBI coating of this embodiment is the PBI coating of the third embodiment.
It should be noted that the wear resistance is higher than that of the coating.

【0030】[0030]

【実施例5】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度2
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。室温(23℃)の
PBI溶液を、同じく室温(23℃)のアルミニウムロ
ール表面にロールコーターによって塗布した。次いで、
出発温度60℃から2℃/分の昇温速度で塗膜を乾燥さ
せた。最終温度は、200℃であった。この結果、アル
ミニウムロールの表面に、膜厚1mmのPBI被膜が得
られた。得られたPBI被膜の性能を表2に示す。
Example 5 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 2
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. The room temperature (23 ° C.) PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll also at room temperature (23 ° C.) by a roll coater. Then
The coating film was dried from a starting temperature of 60 ° C at a heating rate of 2 ° C / min. The final temperature was 200 ° C. As a result, a PBI coating having a film thickness of 1 mm was obtained on the surface of the aluminum roll. The performance of the resulting PBI coating is shown in Table 2.

【0031】[0031]

【実施例6】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度3
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液を60
℃に予備加熱した後に、室温(23℃)のアルミニウム
ロール表面にPBI溶液をロールコーターによって塗布
した。次いで、出発温度60℃から1℃/分の昇温速度
で塗膜を乾燥させた。最終温度は、200℃であった。
この結果、アルミニウムロールの表面に、膜厚2mmの
PBI被膜が得られた。得られたPBI被膜の性能を表
2に示す。
Example 6 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 3
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. PBI solution 60
After preheating to 0 ° C, the PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll at room temperature (23 ° C) by a roll coater. Next, the coating film was dried at a temperature rising rate of 1 ° C./minute from the starting temperature of 60 ° C. The final temperature was 200 ° C.
As a result, a PBI coating having a film thickness of 2 mm was obtained on the surface of the aluminum roll. The performance of the resulting PBI coating is shown in Table 2.

【0032】[0032]

【実施例7】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度5
重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30m
mのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液を60℃
に予備加熱した後に、室温(23℃)のアルミニウムロ
ール表面にPBI溶液をロールコーターによって塗布し
た。次いで、出発温度60℃から10℃/分の昇温速度
で塗膜を乾燥させた。最終温度は、200℃であった。
この結果、アルミニウムロールの表面に、膜厚10μm
のPBI被膜が得られた。得られたPBI被膜の性能を
表2に示す。
Example 7 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 5
A wt% PBI solution was prepared. The base has a diameter of 30 m
m aluminum roll was used. PBI solution at 60 ℃
After preheating, the PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll at room temperature (23 ° C.) by a roll coater. Next, the coating film was dried at a temperature rising rate of 10 ° C./minute from the starting temperature of 60 ° C. The final temperature was 200 ° C.
As a result, a film thickness of 10 μm was formed on the surface of the aluminum roll.
A PBI coating of The performance of the resulting PBI coating is shown in Table 2.

【0033】[0033]

【実施例8】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度3
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液及びア
ルミニウムロールを60℃に予備加熱した後に、アルミ
ニウムロール表面にPBI溶液をロールコーターによっ
て塗布した。次いで、出発温度60℃から1℃/分の昇
温速度で塗膜を乾燥させた。最終温度は、200℃であ
った。この結果、アルミニウムロールの表面に、膜厚2
mmのPBI被膜が得られた。得られたPBI被膜の性
能を表2に示す。
Example 8 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 3
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. After preheating the PBI solution and the aluminum roll to 60 ° C., the PBI solution was applied to the surface of the aluminum roll by a roll coater. Next, the coating film was dried at a temperature rising rate of 1 ° C./minute from the starting temperature of 60 ° C. The final temperature was 200 ° C. As a result, on the surface of the aluminum roll, the film thickness 2
A mm PBI coating was obtained. The performance of the resulting PBI coating is shown in Table 2.

【0034】[0034]

【比較例1】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度1
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液を60
℃に予備加熱した後に、室温(23℃)のアルミニウム
ロール表面にPBI溶液をロールコーターによって塗布
した。次いで、出発温度60℃から28℃/分の昇温速
度で塗膜を乾燥させた。最終温度は、200℃であっ
た。この結果、アルミニウムロールの表面に、膜厚20
μmのPBI被膜が得られた。
Comparative Example 1 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 1
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. PBI solution 60
After preheating to 0 ° C, the PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll at room temperature (23 ° C) by a roll coater. Next, the coating film was dried at a temperature rising rate from the starting temperature of 60 ° C to 28 ° C / min. The final temperature was 200 ° C. As a result, a film thickness of 20
A μm PBI coating was obtained.

【0035】得られたPBI被膜には、加熱蒸発による
気泡の発生、及び残留溶剤が観察された。また、このP
BI被膜の基体との密着性は、実施例1で得られたPB
I被膜に劣るものであった。結果を表2に示す。
In the obtained PBI coating, bubbles were generated by heating and evaporation, and residual solvent was observed. Also, this P
The adhesion of the BI coating to the substrate was the PB obtained in Example 1.
It was inferior to the I film. The results are shown in Table 2.

【0036】[0036]

【比較例2】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度1
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液を60
℃に予備加熱した後に、室温(23℃)のアルミニウム
ロール表面にPBI溶液をロールコーターによって塗布
した。次いで、出発温度200℃を保持した状態で塗膜
を乾燥させた。この結果、アルミニウムロールの表面
に、膜厚20μmのPBI被膜が得られた。
Comparative Example 2 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 1
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. PBI solution 60
After preheating to 0 ° C, the PBI solution was applied to the surface of an aluminum roll at room temperature (23 ° C) by a roll coater. Next, the coating film was dried while maintaining the starting temperature of 200 ° C. As a result, a 20 μm-thick PBI coating film was obtained on the surface of the aluminum roll.

【0037】得られたPBI被膜には、加熱蒸発による
気泡の発生、及び残留溶剤が観察された。また、このP
BI被膜の基体との密着性は、実施例1で得られたPB
I被膜に劣るものであった。結果を表2に示す。
In the obtained PBI coating, bubbles were generated by heating and evaporation, and residual solvent was observed. Also, this P
The adhesion of the BI coating to the substrate was the PB obtained in Example 1.
It was inferior to the I film. The results are shown in Table 2.

【0038】[0038]

【比較例3】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度3
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液及びア
ルミニウムロールを60℃に予備加熱した後に、アルミ
ニウムロール表面にPBI溶液をロールコーターによっ
て塗布した。次いで、出発温度60℃から28℃/分の
昇温速度で塗膜を乾燥させた。最終温度は、200℃で
あった。この結果、アルミニウムロールの表面に、膜厚
2mmのPBI被膜が得られた。
Comparative Example 3 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 3
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. After preheating the PBI solution and the aluminum roll to 60 ° C., the PBI solution was applied to the surface of the aluminum roll by a roll coater. Next, the coating film was dried at a temperature rising rate from the starting temperature of 60 ° C to 28 ° C / min. The final temperature was 200 ° C. As a result, a PBI coating having a film thickness of 2 mm was obtained on the surface of the aluminum roll.

【0039】得られたPBI被膜には、加熱蒸発による
気泡の発生、及び残留溶剤が観察された。また、このP
BI被膜の基体との密着性は、実施例1で得られたPB
I被膜に劣るものであった。結果を表2に示す。
In the obtained PBI coating, bubbles were generated by heating and evaporation, and residual solvent was observed. Also, this P
The adhesion of the BI coating to the substrate was the PB obtained in Example 1.
It was inferior to the I film. The results are shown in Table 2.

【0040】[0040]

【比較例4】実施例1と同様のPBIを用いた。PBI
をN,N−ジメチルアセトアミドに溶解せしめて濃度3
0重量%のPBI溶液を調製した。基体には、直径30
mmのアルミニウムロールを用いた。PBI溶液及びア
ルミニウムロールを60℃に予備加熱した後に、アルミ
ニウムロール表面にPBI溶液をロールコーターによっ
て塗布した。次いで、出発温度200℃を保持した状態
で塗膜を乾燥させた。この結果、アルミニウムロールの
表面に、膜厚2mmのPBI被膜が得られた。
Comparative Example 4 The same PBI as in Example 1 was used. PBI
Was dissolved in N, N-dimethylacetamide to give a concentration of 3
A 0 wt% PBI solution was prepared. The substrate has a diameter of 30
A mm aluminum roll was used. After preheating the PBI solution and the aluminum roll to 60 ° C., the PBI solution was applied to the surface of the aluminum roll by a roll coater. Next, the coating film was dried while maintaining the starting temperature of 200 ° C. As a result, a PBI coating having a film thickness of 2 mm was obtained on the surface of the aluminum roll.

【0041】得られたPBI被膜には、加熱蒸発による
気泡の発生、及び残留溶剤が観察された。また、このP
BI被膜の基体との密着性は、実施例1で得られたPB
I被膜に劣るものであった。結果を表2に示す。
In the obtained PBI coating, bubbles were generated by heating and evaporation, and residual solvent was observed. Also, this P
The adhesion of the BI coating to the substrate was the PB obtained in Example 1.
It was inferior to the I film. The results are shown in Table 2.

【0042】 [0042]

【0043】[0043]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、PBI
のもつ高強度、高耐熱性、高断熱性、耐薬品性、耐摩耗
性及び低摩擦性を塗膜形成によって容易に基材上に実現
し、表面が改質された新素材を提供することができる。
かかる素材は、特に高耐熱性や耐摩耗性が要求される電
子写真式複写機のトナー定着装置をはじめ、様々な分野
において有用なものである。
As described above, according to the present invention, the PBI
High strength, high heat resistance, high heat insulation property, chemical resistance, abrasion resistance and low friction property are easily realized on the substrate by forming a coating film, and a new material with a modified surface is provided. You can
Such a material is useful in various fields including a toner fixing device of an electrophotographic copying machine which is particularly required to have high heat resistance and abrasion resistance.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリベンズイミダゾール(PBI)の被
膜を形成する方法であって、 (1)基体上に、PBI溶液の塗膜を形成する工程;及
び(2)前記塗膜の温度を50〜70℃から150〜2
20℃にまで徐々に上昇させることにより前記塗膜を乾
燥させる工程;を含むことを特徴とする、前記方法。
1. A method for forming a film of polybenzimidazole (PBI), which comprises: (1) forming a film of a PBI solution on a substrate; and (2) setting the temperature of the film to 50 to 50 ° C. 70 to 150-2
Drying the coating film by gradually increasing the temperature to 20 ° C .;
【請求項2】 前記乾燥したPBI塗膜を300〜50
0℃に加熱する工程を更に含むことを特徴とする、請求
項1に記載の方法。
2. The dried PBI coating film has a thickness of 300 to 50.
The method according to claim 1, further comprising the step of heating to 0 ° C.
【請求項3】 前記PBI溶液が内添フィラーを含有す
る、請求項1又は2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the PBI solution contains an internally added filler.
【請求項4】 前記PBI溶液が結着樹脂物質を含有す
る、請求項1又は2に記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the PBI solution contains a binder resin substance.
【請求項5】 PBI溶液の溶剤が、N,N−ジメチル
アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド及びN−メチル−2−ピロリドンからな
る群から選択された少なくとも一種である、請求項1〜
4のいずれかに記載の方法。
5. The solvent of the PBI solution is at least one selected from the group consisting of N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide and N-methyl-2-pyrrolidone. ~
4. The method according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記溶剤が、更にテルペン及び/又はケ
トン類を含む、請求項5に記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein the solvent further comprises terpenes and / or ketones.
【請求項7】 前記基体及び/又は前記PBI溶液が、
50〜100℃に予備加熱されている、請求項1〜6の
いずれか一項に記載の方法。
7. The substrate and / or the PBI solution comprises:
The method according to any one of claims 1 to 6, which has been preheated to 50 to 100 ° C.
【請求項8】 前記工程(2)の温度上昇が15℃/分
以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方
法。
8. The method according to claim 1, wherein the temperature rise in the step (2) is 15 ° C./min or less.
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